【技术实现步骤摘要】
一种基于智能方向盘的人机协同控制方法及系统
[0001]本专利技术涉及人机协同控制领域，尤其是涉及一种基于智能方向盘的人机协同控制方法及系统。
技术介绍
[0002]智能驾驶业务中，针对不同驾驶员需以最符合其心理预期的控制形式提高驾控体验，而现有的许多自动驾驶汽车设计未考虑驾乘人员的驾驶习惯，容易在行车过程中产生人机行为不一致的情况，进而导致“机不信人，人不信机”。当前研究热点方向之一即：智能驾驶各种功能场景下的个性化表现。
[0003]此外，在辅助驾驶层面，现有的驾驶辅助系统或直接介入，或提供预警，是典型的局部、一维的支持，难以在利用传感器、执行器等机器性能的同时保持驾驶员的能力。以前轮转向系统为例，早期在机械转向的基础上发展出液压助力转向，近年来发展出可变传动比，车辆稳定性等辅助功能，然而其均无法有效地与人协同控制。随着汽车智能化的发展，关注协同控制的共享转向成为了新兴的控制方案。
[0004]而在人机共驾层面，现有基于对驾驶员的检测方案主要可分为两类，一是通过可穿戴设备收集的生理数据来分析驾驶员的操纵行...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于智能方向盘的人机协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：基于摩擦电纳米传感器构建智能方向盘，当驾驶员握持智能方向盘执行驾驶操作时，产生与驾驶操作对应的电信号；S2：采用支持向量机算法根据所得电信号建立驾驶员内在意图预测和心理状态监测模型；S3：基于内在意图预测结果和驾驶员心理状态，得出驾驶员期望，所述驾驶员期望包括期望的车辆位置、前轮转角和纵向加速度；S4：建立车辆的运动学和动力学模型；S5：基于车路感知模块获取道路信息，车辆状态，构建包括道路安全性约束和稳定性舒适性约束的模型约束；S6：采用模型预测控制算法根据驾驶员期望和模型约束构建人机协同控制器；S7：求解MPC控制器优化问题，得到当前最优的前轮转角和纵向加速度，并将其输出给车辆底层控制器实现人机协同控制。2.根据权利要求1所述的一种基于智能方向盘的人机协同控制方法，其特征在于，所述智能方向盘由传统方向盘和信号监测组件构成，其中信号监测组件包括多个摩擦电纳米传感器。3.根据权利要求2所述的一种基于智能方向盘的人机协同控制方法，其特征在于，所述摩擦电纳米传感器设于方向盘的轮缘上，为聚酰亚胺
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聚氨酯
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铜传感器、尼龙
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聚四氟乙烯
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铜传感器、尼龙
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聚四氟乙烯
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铝传感器中的一种，采用接触分离模式产生驾驶员握持方向盘时的电信号，其中，所述的接触分离模式为当摩擦电纳米传感器中两种具有不同吸附电子能力的聚合物膜接触和分离时，接触带电所引起的摩擦电荷在界面区和电极中引起电位差，产生电信号。4.根据权利要求1所述的一种基于智能方向盘的人机协同控制方法，其特征在于，所述驾驶员内在意图预测和心理状态监测模型的构建与训练方法为：针对内在意图预测和心理状态监测分别训练两个SVM模型；在模型训练阶段，在多种驾驶操作过程中通过单片机采集多组摩擦电纳米传感器电信号，由蓝牙模块发送至个人电脑，进行滤波去噪数据预处理，并对其标记，记录下标签序列L＝{l1，l2，l3，...，l
n
}；内在意图预测模型中，label＝
‑
1表示左转向，label＝0表示居中，label＝1表示右转向；心理状态监测模型中，label＝
‑
1表示注意力分散，label＝0表示状态正常，label＝1表示紧张状态；得到足够的数据集后，提取有效的特征值构成特征向量供分类器进行训练：从时域和频域计算一系列特征值，得到了特征向量序列x＝{v1，v2，v3，...，v
n
}；根据标签序列和特征向量序列进行分类器训练。5.根据权利要求4所述的一种基于智能方向盘的人机协同控制方法，其特征在于，所述驾驶员内在意图预测和心理状态监测模型在应用阶段，在驾驶操作过程中通过单片机采集摩擦电纳米传感器电信号，通过用户数据报协议将信号发送至车辆电子控制单元，即ECU，ECU通过一个滑动时间窗口，对传感器电信号序列滑动计算特征值，选择与当前驾驶员类别所匹配的训练好的模型对数据进行处理从而对驾驶员内在意图进行预测，并对驾驶员心理
状态进行监测。6.根据权利要求1所述的一种基于智能方向盘的人机协同控制方法，其特征在于，所述驾驶员期望包括期望的车辆位置[X
ref
，Y
ref
]、前轮转角δ
h
和纵向加速度a
Xh
，其中，期望车辆纵向位置X
ref
是由驾驶员转向意图以及车路感知模块得到的与所有前面车辆的安全距离确定的，而与前面车辆的安...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈诗阳，袁康，黄岩军，陈龙平，杜嘉彤，莫璟玥，余宁海，李伦鹏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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